(57)【要約】【課題】  曲げ加工および圧潰加工に対してもヒートパイプ性能が低下しないヒートパイプを提供する。【解決手段】  気密状態に密閉されたコンテナ２の内部に凝縮性の作動流体４が封入されるとともに、ウイック６を備えたヒートパイプ１において、前記ウイック６が多数本の極細線からなる編組体８によって形成され、前記コンテナ２の内壁面に沿って平行あるいは螺旋状に設けられたグルーブ管３による他のウイック７が形成されるとともに、中空螺旋状のスパイラル部材５が前記コンテナ２の内部に配置され、前記編組体８によって形成されたウイック６を前記グルーブ管３による他のウイック７に押し付けて固定している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密状態に密閉されたコンテナの内部に凝縮性の作動流体が封入されるとともに、ウイックを備えたヒートパイプにおいて、
前記ウイックが多数本の極細線からなる編組体によって形成され、前記コンテナの内壁面に沿って平行あるいは螺旋状に設けられた溝による他のウイックが形成されるとともに、中空螺旋状のスパイラル部材が前記コンテナの内部に配置され、前記編組体によって形成されたウイックを前記溝による他のウイックに押し付けて固定していることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】
前記編組体の網目が菱形状に形成されるとともに、前記コンテナ内部で、前記作動流体の流動方向と平行に配置される前記菱形の頂点が５度〜８５度の鋭角とされていることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作動流体の蒸発潜熱として熱輸送するヒートパイプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、作動流体の潜熱として、熱の輸送を行うヒートパイプが広く知られている。この種のヒートパイプは密閉容器の内部から脱気した後、水などの凝縮性の流体を封入し、外部からの入熱によってその作動流体を蒸発させるとともに、その蒸気が低温・低圧の凝縮部に流動した後、放熱して凝縮することにより、作業流体の潜熱として熱を輸送するように構成した熱伝導素子である。したがって、ヒートパイプは、作動流体の潜熱として熱を輸送するために、熱伝導性がもっとも高いとされている銅による熱輸送量の数十倍ないし百数十倍の輸送能力を備えている。
【０００３】
この種のヒートパイプでは、蒸発した作動流体が低温・低圧側の凝縮部に流動することにより熱を輸送する。しかしながら、その熱の輸送の後、凝縮した作動流体を蒸発部（入熱部）に還流させる必要があり、従来一般には、その還流のための作用をウイックによって生じる毛細管圧力を利用しておこなっている。
【０００４】
ヒートパイプにおけるウイックの一般的な構造の一例として編組体から構成されるウイックがある。この編組体によるウイックには弾性があるため、例えば、シート状の前記ウイックを丸めて前記コンテナに挿入すると、前記編組体によるウイックが弾性力によってヒートパイプの内壁面に接触して固定される。また、スパイラル等の弾性体によって前記編組体をコンテナ内壁面に接触させることも行われている。その結果、高い毛細管圧力が生じ、液相作動流体の還流路が確保されてヒートパイプにおける熱輸送量が増大する。この種の構造のヒートパイプの例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に紹介されている。
【特許文献１】特許第３１４０４２５号公報
【特許文献２】実開昭５６−６１７８３号公報
【特許文献３】実開平２−８５２６７号公報
【特許文献４】特開平９−１７０８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構造のヒートパイプに曲げ加工を施した場合、曲げ加工等をしていない部分では、ウイックが均一に配置されているが、曲げ加工を施した部分においては、曲率半径の内側と外側とで伸縮作用が生じる。そして、ヒートパイプ内に布設された極細線からなるウイックに押圧力だけでなく、曲げに対する反発力も同時に受けることになる。その結果、前記編組体によるウイックが座屈して変形し、前記ヒートパイプの内壁面から剥離してしまうおそれがあった。その結果、ヒートパイプ内の流路抵抗の増大が生じ、作動流体を凝縮部から蒸発部へ移動させる機能に影響が及び、蒸発部に対して充分な量の作動液が供給されなくなって熱伝達特性が損なわれ、熱輸送能力が阻害されるおそれが多分にあった。
【０００６】
また上記のような極細線をウイックに利用した円筒形のヒートパイプから、フラットタイプのヒートパイプを作成する場合、圧潰加工の際に、その押圧によって極細線が押圧力の低い方向に移動され偏りを生じる。これにより、圧潰方向に垂直な方向にウイックとなる極細線が移動され、圧潰をうける上下面では、ウイックとなる極細線が殆どなくなってしまい、ウイックが偏った配置となってしまっていた。その結果、ヒートパイプの性能低下の原因となっていた。
【０００７】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、曲げ加工および圧潰加工に対してもヒートパイプ性能が低下しないヒートパイプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、気密状態に密閉されたコンテナの内部に凝縮性の作動流体が封入されるとともに、ウイックを備えたヒートパイプにおいて、前記ウイックが多数本の極細線からなる編組体によって形成され、前記コンテナの内壁面に沿って平行あるいは螺旋状に設けられた溝による他のウイックが形成されるとともに、中空螺旋状のスパイラル部材が前記コンテナの内部に配置され、前記編組体によって形成されたウイックを前記溝による他のウイックに押し付けて固定していることを特徴とするヒートパイプである。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記編組体の網目が菱形状に形成されるとともに、前記コンテナ内部で、前記作動流体の流動方向と平行に配置される前記菱形の頂点が５度〜８５度の鋭角とされていることを特徴とするヒートパイプである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、ヒートパイプコンテナ内部のスパイラル部材によって、多数本の極細線からなる編組体によって形成されたウイックが、コンテナの内壁面に形成された溝である他のウイックに押し付けられているので、曲げ加工や圧潰加工をした場合であっても、コンテナの内周面から編組体によるウイックが離れず、その結果、ウイックの均一な配置が確保できる。したがって、ウイックの偏在による流路抵抗の増大が生じず、作動流体の還流が阻害されない。さらに、曲げ加工や圧潰加工によって、前記編組体によるウイックの一部の編組と、コンテナの内周面との間に隙間が生じた場合でも、コンテナの内周面に形成される溝による他のウイックによって、作動流体が吸引されるため流動がとぎれない。その結果、加工を施していない部分と同様な作用が得られるとともに、作動流体が蒸発部側に確実に還流する。
【００１１】
請求項２の発明によれば、前記ウイックの編組体における網目が菱形状に形成され、作動流体の流動方向と平行に配置される頂点が５度〜８５度の鋭角とされているので、ヒートパイプ内の流路抵抗を低減できる。その結果、曲げ加工や圧潰加工をした場合でも優れた熱輸送能力を得ることができ、従来一般のヒートパイプと比べて、熱伝達効率を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。図１に示すヒートパイプ１のコンテナ２は、銅製のパイプ材を封止して中空密封状態としたものである。コンテナ２の内壁には細溝が平行に設けられており、グルーブ管３が形成されている。このコンテナ２の内部には、真空脱気した状態で所定量の凝縮性の作動流体４が封入されている。なお、パイプの材料としては、熱伝導性に優れる純銅や銅合金もしくはアルミニウム、ニッケル等の金属が採用されている。
【００１３】
また、図１に示すように、コンテナ２の内部の直径方向でのほぼ中央位置には、長手方向に所定間隔の隙間を開けるように中空螺旋状に巻回されたスパイラル部材５が、コンテナ２の長手方向に沿って配設されており、ウイック６をグルーブ管３によるウイック７に押し付けて固定している。このスパイラル部材５には、一例として、りん青銅が使用されている。その場合、りん青銅からなるスパイラル部材５の巻回半径方向での弾力性が大きいので、ウイック６が所定箇所に有効に固定される。
【００１４】
前記コンテナ２の内部でのスパイラル部材５の外周面上には、ウイック６がその長手方向に沿って装着されている。このウイック６は多数の銅極細線からなる編組体８によって形成されている。具体的には、図２に示すように、編組体８では前記多数の銅極細線が菱形状に編み込まれて複数の網目８Ａが形成されており、この菱形の四つの角のうち対向する二つの角度が５度から８５度の鋭角とされている。コンテナ２の内部において、編組体８は、前記菱形における２つの鋭角が作動流体４の流動方向、この例では、コンテナ２の長手方向に対して平行に配置されている。また、編組体８は、周知の通り毛細管圧力によって作動流体４をコンテナ２の広範囲に分布させるウイックとして設けられているものであって、前述のようにパイプが円形断面であるから、この編組体８の外観としてはほぼ円筒形を成している。なお、前記編組体８には、銅線に替えて銅メッキもしくは酸化銅の被覆を施したカーボン繊維を用いれば、軽量化を図ることができる。
【００１５】
上記のように構成されたヒートパイプ１では、まず、図示しない発熱体などから熱が伝達され、ヒートパイプ１のコンテナ２の一端部が加熱昇温される。するとコンテナ２内部の作動流体が蒸発し、スパイラル部材５の隙間から、その内側の空間内に流入し、内部圧力の低い端部に向けて流動する。したがって、スパイラル部材５の内側が蒸気流路となる。その作動流体蒸気は、さらにコンテナ２の他端部側で、スパイラル部材５の隙間から効率良く、その外周側に抜け出してコンテナ２の壁面において熱を奪われて凝縮する。換言すれば、熱源で生じた熱がこの端部から放出される。
【００１６】
ヒートパイプ１のコンテナ２内部では、多数本の極細線からなる編組体８によって形成されたウイック６が、スパイラル部材５によって、コンテナ２の内壁面に形成されたグルーブ管３に押し付けられているので、前記ヒートパイプ１に曲げ加工や圧潰加工をした場合、編組体８を構成している極細線の間隔が変化するものの、コンテナの内周面からウイック６が離れず、その結果、ウイックの均一な配置が確保できる。したがって、ウイック６の偏在による流路抵抗の増大が生じず、作動流体４の還流が阻害されない。
【００１７】
さらに、曲げ加工や圧潰加工によって、ウイック６の一部の編組体８と、コンテナ２の内周面との間に隙間が生じた場合でも、コンテナ２の内周面に形成されたグルーブ管３によって、作動流体４が吸引されるため流動がとぎれない。その結果、ヒートパイプ１のうち内部圧力の低い側の一端部となる凝縮部で再度液相になった作動流体４は、ウイック６となる編組体８に吸い上げられて、一方の熱源側の他端部となる蒸発部に運ばれる。すなわち、編組体８が液流路として作用するため、前記ヒートパイプ１に曲げ加工が施された後でも、均一にウイックが配置されるとともに、いわゆるポンプ力が大きいことと、該編組体８がコンテナ２内に、その長手方向に亘って配設されていることにより、蒸発部に作動流体が確実に還流する。
【００１８】
また、ヒートパイプ１では、スパイラル部材５により、軸方向での中央部を内側から支持するので、蒸気流路が充分に確保され、蒸気流路と液流路が分離されている。そして、ウイックとして編組体８およびグルーブ管３が備えられ、曲げ加工に対しても曲率半径の外周側と内周側とで、編組体８を構成している極細線の間隔が変化するものの、全周に亘ってウイックが存在し、曲げ加工部においても編組体８が偏らずに均一な配置が確保できる。
【００１９】
さらに、作動流体４の流動方向と平行に配置される編組体８の菱形の頂点が５度〜８５度の鋭角とされているので、ヒートパイプ１内の流路抵抗を低減できる。その結果、曲げ加工後も優れた熱輸送能力を得ることができ、従来一般のヒートパイプと比べて、熱伝達効率を大幅に向上させることができる。
【００２０】
また、上記のような編組体８をウイックに利用した円筒形のヒートパイプ１から、フラットタイプのヒートパイプを作成した場合、圧潰加工された部分においても、ウイックとなる編組体８がスパイラル部材５の外周面に均一に配置され、巻回半径方向での弾性に富んだスパイラル部材５によって、コンテナ２の内壁面に押し付けられ固定されるから、圧潰加工された後でも、ウイックとなる編組体８が偏らず、ウイックの偏在による流路抵抗の増大は生じず、作動流体４の還流能力が阻害されない。したがって、ヒートパイプ１の性能を低下させることにはならず、圧潰加工前と同様な熱伝達特性が得られる。
【００２１】
また、この発明における編組体における各網目の形状は図３に示すような形状とすることができる。すなわち、作動流体４の流動方向に対して、相対的に先が細く後が太い形状とすることができる。このような形状に各網目８Ａが形成された場合でも、上述の具体例における菱形状に形成された場合と同一、あるいは同等の効果を得ることができる。
【００２２】
さらに、この発明における編組体の網目は、正方形状、いわゆるメッシュ形状とすることもできる。このような場合、流路抵抗が増大してしまうので、前記編組体のいわゆるメッシュを小さくして毛細管圧力を増大する必要がある。本願発明者の実験によれば、ヒートパイプに曲げ加工を行った場合でも、前記編組体を１００メッシュ、および２００メッシュとすることで、上述の実施例と同一、あるいは同等の効果を得ることができることが確認された。
【００２３】
なお、上記実施例において、弾性のあるりん青銅からスパイラル部材５を形成しているが、これに限定されることなく、弾性のある他の弾性材料から、前記スパイラル部材５を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明のヒートパイプにおける内部構造を示す部分断面図である。
【図２】この発明の編組体の一例を示す図である。
【図３】この発明の編組体の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…ヒートパイプ、  ２…コンテナ、  ３…グルーブ管、  ４…作動流体、  ５…スパイラル部材、  ６，７…ウイック、  ８…編組体、  ８Ａ…網目。
【図１】
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【図２】
2006017355.tif 000004
【図３】
2006017355.tif 000005